JP6073611B2 - 電源装置およびその障害対応方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関する技術であり、特に定電流電源を用いた電源装置およびその障害対応方法に関するものである。

情報通信社会の発展とともに通信システムや、金融や行政システム、医療分野など社会的に重要性の高いシステムにおいて、構成する各装置を安定して稼働させることが重要となっている。また、広く社会的に重要性の高い分野だけでなく、オフィスや工場などで用いられる情報通信機器や各装置についても安定稼働させる必要性は高い。各装置を安定して稼働させる上で各装置への電源供給の信頼性も重要な要素の１つであり、電源装置の信頼性への要求が高くなっている。

電源装置の信頼性を向上させるためには、電流や電圧を安定的に供給することや障害の発生がないことが重要である。また、障害が発生したときにその影響をできる限り小さく抑えることも重要である。このような背景もあり、電源装置の信頼性の向上に関する様々な技術開発が盛んに行われている。各装置に用いられる電源装置に関する技術としては、例えば、特許文献１で開示されているような技術がある。

特許文献１は定電流電源を用いて発光ダイオードに電源を供給する電源装置に関するものである。特許文献１の電源装置は、電源供給先となる直列に接続された発光ダイオードを、例えば２つなどの複数のブロックに分けている。発光ダイオードの各々のブロックには、各ブロックの電圧等の異常を検出する回路と、各ブロックに並列に接続されたスイッチ素子が備えられている。特許文献１の電源装置では発光ダイオードの各ブロックのうちある１つで異常が発生したとき、異常の発生したブロックのスイッチ素子を電流が流れる状態にする。また、同時に他のブロックのスイッチ素子を電流が流れない状態とし、電流が流れない状態としたブロックの発光ダイオードの点灯または輝度の向上を行っている。その結果、異常が発生したブロックの分を他のブロックで補うことができ全体の明るさや色温度のバランスを維持できるとしている。

また、特許文献２には次のような電源装置が開示されている。特許文献２の電源装置は定電流電源と直列に接続された複数の外部への供給用の電源とを備えている。外部への供給用の電源の運転台数により、出力電流や電圧が変動するのを抑えるため、定電流電源と電源との間の回路に付加電圧源を備えている。特許文献２の電源装置では、電源への入力電圧を測定しその値を基に付加電圧源を制御することにより安定した出力電流や電圧が得られるとしている。

特開２０１２−４２４０号公報 特開２００２−１８２７５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術には次のような課題がある。特許文献１の技術は直列に接続した複数ブロックからなる発光ダイオードに異常が発生したときの対応に関するものである。電源装置は異常が発生した発生した箇所に電流を流さず、他のブロックを利用して見た目としての影響を抑制している。特許文献１では、外部の装置に対して電源を供給するための装置として使用する場合などについては開示されていない。また、障害が発生した際に各ブロック間で相互に補い全体で一体化して効果を出す技術であり、外部の装置への電源供給源として使用するときの技術として用いることはできない。

特許文献２の電源装置は１台の電源に障害が発生した際に、障害の発生していない他の電源からの電源供給も行えなくなる。よって、電源装置としての信頼性が十分ではない。

本発明では、外部装置への電源供給源としての機能を有し、各電源供給源に障害が発生した際の全体への影響が小さく信頼性の高い電源装置を得ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、本実施形態の電源装置は、複数の電源部と、検出手段と、切替手段とを備えている。

電源部は直列に電流が供給されるように接続されている。検出手段は電源部ごとに備えられ、電源部の異常の有無を検出する。切替手段は、電源部ごとに電源部と並列に接続されて備えられており、検出手段により検出された電源部の異常の有無により電流の導通の有無を切り替えられる。また、切替手段は、検出手段によって電源部の異常が検出された場合に、電流が導通する状態に切り替えられる。切替手段は電流が導通状態であるとき、検出部により異常が検出された電源部に直列に接続された次の電源部または切替手段へ電流を送る。

本発明では、電源部ごとに異常の有無を検出し、異常がある場合には異常のある電源部を通らない経路で下流の電源部へと電流を送っている。よって、異常のある電源部が他の電源部に及ぼす影響を低く抑えることができる。そのため、ある電源部に障害が生じた際も、他の正常な電源装置は外部装置への電源供給を行うことができる。その結果、本発明の電源装置では電源部に異常が発生した際に、電源装置全体として障害が発生することはなく、信頼性の高い電源供給が可能となる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第１の実施形態の動作の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態のフローの概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の動作の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の動作の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態のフローの概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第４の実施形態の構成の概要を示す図である。

本発明の第１の実施形態について図１を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態の電源装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の電源装置は、定電流電源１１と、切替部１２と、検出部１３と、電源部１４とを備えている。電源部１４は複数備えられており、電源部１４ごとに切替部１２と検出部１３が１つずつ備えられている。また、電源部１４から装置システム６０へ電源が供給されている。

定電流電源１１は、外部電源から出力電流が一定の直流電流を生成して出力する機能を有する。外部電源は交流電源と直流電源との場合があるが、交流電源の場合には直流に変換される。また、出力電流の設定値が可変の定電流電源１１が用いられることもある。

切替部１２はスイッチ機能を有しており、検出部１３からの信号に応じて電流を流す状態（オン状態）と遮断する状態（オフ状態）とに切り替えることができる。

検出部１３は電源部１４の入力部の電位を計測する機能を有する検出回路を備えている。電源部１４の入力部の電位は接地された状態を基準電位として測定される。検出部１３は電源部１４に異常が発生し、電源部１４の回路がオープン状態、すなわちインピーダンスが無限大となったことを検出したときに、切替部１２に対してオン状態とする信号を送る。また、検出部１３は、電源回路１４の電位が正常であるときは、切替部１２に対してオフ状態とする信号を送る。

電源部１４は定電流電源１１からの電流を元に、装置システム６０に電源を供給する電源機能を有している。電源部１４は複数備えられおり、電源部１４は直列接続された状態で定電流電源１１からの電流が流れる構成となっている。また、電源部１４は異常が発生した際に、電源部１４の内部回路を電流が導通しない状態にする保護機能を有している。電源部１４の内部回路は異常が発生した際にはオープン状態、すなわちインピーダンス無限大の状態となる。電源部１４の内部回路の保護機能により電流が流れない状態となったとき、定電流電源１１による電流を維持しようとする働きのため、入力部の電位が一時的に高い状態となる。計測した電位が所定の範囲から外れた場合に、検出部１３は電源部１４の異常を検出する。

装置ユニット６０は本発明の各実施形態の電源装置から電源の供給を受けて稼働する外部の装置である。装置ユニット６０は、例えば情報装置や通信用の伝送装置などのことをいう。

本実施形態の電源装置の通常運用時の動作について説明する。外部電源から電力の供給を受けた定電流電源１１は出力電流が一定となるように出力を行う。定電流電源１１から出力された電流は回路を通り、図１で最上部に示した１段目の電源部１４へと入力される。図１で示した最上段の電源部１４を１段目の電源部１４とよび、１段目の電源部１４に直列に接続された次の電源部１４を２段目の電源部１４とよぶこととする。２段目以降に直列に接続された電源部１４も、順次、数字を増やして同様のよび方とする。また、切替部１２および検出部１３についても、同様のよび方とする。例えば、１段目の電源部１４に備えられた切替部１２、検出部１３は、それぞれ１段目の切替部１２、１段目の検出部１３とよぶこととする。また、他の図面を参照した説明や、他の実施形態の説明においても同様のよび方をする。

１段目の電源部１４へ電流が入力されると、１段目の検出部１３は、１段目の電源部１４の電位の測定を行う。１段目の検出部１３は測定した電位が所定の範囲内であり１段目の電源部１４が正常と判断したときは、１段目の切替部１２へスイッチ機能をオフ状態とする信号を送る。電流が入力され正常に動作している１段目の電源部１４は装置システム６０へ電源を供給する。

１段目の電源部１４から再び回路側へと出力された電流は図１の上部から２番目に示す２段目の電源部１４へと入力される。その際に、２段目の検出部１３は２段目の電源部１４に入力される電位の測定を行う。２段目の検出部１３は測定した電位が所定の範囲内であり２段目の電源部１４が正常と判断したときは、２段目の切替部１２へスイッチ機能をオフ状態とする信号を送る。電流が入力された２段目の電源部１４は装置システム６０へ電力を供給する。また、２段目の電源部１４からは再び、回路へ電流が出力される。

電源装置がｎ個の切替部１２、検出部１３および電源部１４とで構成されている場合は、ｎ段目まで上記の動作が繰り返される。ｎ段目の電源部１４から回路へ出力される電流は定電流電源１１へと戻る。

次に電源部１４のうちの１台に異常が発生した場合の動作について説明する。１段目の電源部１４で異常が発生したとする。１段目の電源部１４は異常が発生すると保護機能により、オープン状態となる。１段目の検出部１３は電源部１４の電位の計測を行い、電位が所定の範囲内かを判断する。１段目の検出部１３は１段目の電源部１４の電位の変動から異常を検知すると、１段目の切替部１２にスイッチ機能をオン状態とする信号を送る。１段目の切替部１２は、スイッチ機能をオン状態とする信号を受信すると、スイッチ機能を切り替えて電流を通す設定とする。このときの、スイッチ状態を図２に模式的に示した。図２では１段目の切替部１２のスイッチがオン状態、すなわち電流が流れる状態となっている。図２のように１段目の切替部１２がオン状態となると、通常時は１段目の電源部１４を経由して、２段目の電源部１４へと送られていた電流の経路が、１段目の切替部１２を経由して、２段目の電源部１４へと送られる経路へと変わる。すなわち、異常の発生している１段目の電源部１４を通らずに、２段目の電源部１４以降の電源部１４に対して電流が供給される。２段目の電源部１４以降の動作は１段目の電源部１４が正常に動作しているときと同様である。

他の電源部１４で異常が発生した際も、１段目の場合と同様に異常が発生した段の検出部１３で電位の変動が検出され、異常が発生した段の切替部１２を経由する。各段でのフローの概要を図３に示した。各段の検出部１３は電源部１４の電位を計測する（ステップ１０１）。検出部１３は電位の計測を行うと、電位が所定の範囲内か判断する（ステップ１０２）。検出部１３は電源部１４の電位が所定の範囲内と判断すると（ステップ１０２でＹｅｓ）、切替部１２のスイッチをオフ状態とする信号を送る（ステップ１０３）。切替部１３のスイッチがオフ状態のとき、その段において電流は電源部１４を通る経路で流れる。このとき、該当する段の電源部１４から装置システム６０へ電源が供給される。また、ステップ１０２でＮｏと判断されたとき、検出部１３は切替部１２のスイッチをオン状態とする信号を送る（ステップ１０４）。切替部１２のスイッチがオン状態になると、その段では切替部１２を通る経路で電流が流れる。このとき、電源部１４に異常が発生しており、また、電流が切替部１２を流れるので電源部１４から電源は供給されない。以上のように動作する結果、異常が発生した段の電源部１４を通らずに、次の段以降の正常動作をしている電源部１４に電流が供給される。ある電源部１４で異常が発生したときに切替部１２を通る電流経路に変更して電源部１４を通さないことにより、他の電源部１４では装置システム６０への電源供給を継続することができる。よって、複数台備えられた電源部１４の一部に異常が発生した際に、電源装置全体で障害が発生することをさけることができる。

本実施形態の電源装置では、電源部ごとに電位を測定して異常の有無を判断し、異常がある場合には異常のある電源部を通らない経路で下流の電源部へと電流を送っている。よって、異常のある電源部が他の電源部に及ぼす影響を低く抑えることができる。そのため、ある電源部に異常が生じた際も、他の正常な電源装置は外部装置への電源供給を行うことができる。よって、本実施形態の電源装置では電源部に異常が発生した際に電源装置全体として障害が発生することはなく、信頼性の高い電源供給が可能となる。

本発明の第２の実施形態について図４を参照して詳細に説明する。図４は本実施形態の電源装置の構成の概要を示したものである。第１の実施形態の電源装置では電源部で異常が生じた際に、異常が生じた電源のみを電流の経路から除外した。本実施形態では、さらに電源部を複数台ごとのグループに分けて管理を行う。

本実施形態の電源装置は定電流電源２１と、複数の電源群３０とからなる。また、電源群３０から装置システム６０へと電源が供給される。

電源群３０は複数の電源部２４を備え、電源部２４と同数の第１の切替部２２および検出部２３を備える。電源部２４は直列に接続されており、ある電源群３０の最下流の電源部２４と次の電源群３０の最上流の電源部２４も直列に接続されている。また、電源群３０は多数決回路２５と第２の切替部２６とを備える。図４は各電源群３０が３台の電源部２４と、電源部２４と同数の第１の切替部２２と検出部２３とを備えている例を示した。各電源群３０が備える電源部２４の数は２台でもよく、また、３台よりも多くてもよい。

定電流電源２１および電源部２４には第１の実施形態の同一名称の部位と構成および機能が同様のものを用いる。第１の切替部２２には、第１の実施形態の切替部と同様の構成および機能のものを用いる。検出部２３には第１の実施形態の検出部と同様の機能を有するものを用いる。また、検出部２３は第１の切替部２２と同時に多数決回路２５へもスイッチをオン状態またはオフ状態とする信号を送る機能を有する。

多数決回路２５は、所定の数以上の検出部２３からオン状態とする信号が送られてきたときに、第２の切替部２６にオン状態とする信号を送信する機能を有する。例えば、本実施形態の電源群３０を３台の電源部２４で構成した場合には２つ以上の検出部２２からオン状態とする信号が出力されたときに、多数決回路２５は第２の切替部２６へオン状態とする信号を送る。所定の数は、例えば、その数以上の台数の電源部２４に異常が発生すると電源群３０が対応する装置システム６０の稼働を維持できない数として設定することができる。

第２の切替部２６は第１の切替部２２と同様に電流のスイッチ機能を有しており、多数決回路２５からの信号に応じて電流を流す状態（オン状態）と遮断する状態（オフ状態）とに切り替える機能を有する。

電源部２４に異常が発生していない通常時の動作について説明する。外部電源から電力の供給を受けた定電流電源２１は出力電流が一定となるように出力を行う。定電流電源２１から出力された電流は回路を通り、図４で最上部に示した１ブロックの１段目の電源部２４へと入力される。図４で最上部に示した電源群３０を１ブロックとよぶこととする。また、１段目の電源群３０の次に接続されている電源群を２ブロックとよび、以降は順次、数字をつけてよぶこととする。

１ブロックの１段目の電源部２４に電流が入力されると、１段目の検出部２３は、電源部２４の電位の測定を行う。１段目の検出部２３は測定した電位が所定の範囲内であり電源部１４が正常と判断したときは、１段目の第１の切替部２２へスイッチ機能をオフ状態とする信号を送る。また、１段目の検出部２３は１ブロックの多数決回路２５へもオフ状態とする信号を送る。電流が入力された１段目の電源部２４は装置システム６０へ電力を供給する。

電源部２４から再び回路側へと出力された電流は２段目の電源部２４へと入力される。その際に、２段目の検出部２３は２段目の電源部２４の電位の測定を行う。２段目の検出部２３は測定した電位が所定の範囲内であり２段目の電源部２４が正常と判断したときは、２段目の第１の切替部２２へスイッチ機能をオフ状態とする信号を送る。また、２段目の検出部２３は１ブロックの多数決回路２５へもオフ状態とする信号を送る。電流が入力された２段目の電源部２４は装置システム６０へ電源を供給する。２段目の電源部２４から再び回路側へと出力された電流は、３段目の電源部２４へと入力される。３段目の電源部２４でも１段目や２段目と同様の動作が行われ、３段目の電源部２４から電流が回路に再び出力される。１ブロックの３段目の電源部２４から出力された電流は、次のブロックの１段目の電源部２４に入力される。

電源装置がｍ個の電源群３０で構成されていて、電源群３０が１ブロックからｍブロックまでであるとき、上記の動作がｍブロックの３段目まで繰り返される。ｍブロックの３段目の電源部２４からの電流は定電流電源２１へと戻る。電源部２４が全て正常動作をしている場合には、全ての電源群３０において第２の切替部２６は全てオフ状態であり、第２の切替部２６を通る経路には電流は流れない。

本実施形態の電源装置において１台の電源部２４に異常が発生した場合について説明する。電源群３０の１ブロックの２段目の電源部２４で障害が発生したとして説明する。定電流電源２１から出力された電流は１ブロック目の１段目の電源２４へと入力される。１ブロックの１段目の電源部２４は正常であるから、１段目の検出部２３での電位は所定の範囲内となる。よって、１段目の検出部２３は１段目の第１の切替部２２に対してオフ状態とする信号を送る。１段目の第１の切替部２２は１段目の検出部２２からオフ状態とする信号を受けると、オフ状態、すなわちスイッチが開いていて電流が流れない状態を維持する。また、１段目の検出部は１ブロックの多数決回路２５へオフ状態とする信号を送る。１段目の電源部２４は正常であるので、電流が供給されている場合には、１段目の電源部２４は装置システム６０に電源の供給を行う。

１ブロックの１段目の電源部２４から回路に戻った電流は、２段目の電源部２４へと入力される。２段目の電源部２４は異常が発生しているため内部回路はオープン状態、すなわちインピーダンスは無限大となっている。２段目の検出部２３は、２段目の電源部２４の電位が所定の値の範囲外となっていて異常が発生していることを検出する。２段目の検出部２３は２段目の電源部２４での異常を検出すると、２段目の第１の切替器２２をオン状態にする信号を送る。また、２段目の検出部２２は多数決回路２５に対しても、オン状態にする信号を送る。２段目の電源部２４では異常が発生しているので、２段目の電源部２４から装置システム６０への電源の供給は行われない。

２段目の第１の切替部２２が２段目の検出部２３からオン状態にする信号を受けると、２段目の第１の切替部２２はオン状態、すなわち電流が流れる状態にスイッチの切り替えが行われる。２段目の第１の切替部２２のスイッチがオン状態になると、１段目の電源部２４から出力された電流は、２段目の第１の切替部２２を通り、３段目の電源部２４へと入力される。

１ブロックの３段目の電源部２４に電流が入力され際に、３段目の検出部２２は３段目の電源部２４の電位の検出を行う。３段目の電源部２４が正常に稼働しているとすると、３段目の検出部２２は所定の範囲内の電位を検出する。３段目の検出部２２は、３段目の電源部２４の電位が所定の範囲内であることを検出すると、３段目の第１の切替部２２および多数決回路２５にオフ状態とする信号を送る。３段目の第１の切替部２２はオフ状態とする信号を３段目の検出部２２から受信すると、オフ状態、すなわち電流が流れない状態を維持する。３段目の電源部２４は正常であるので、３段目の電源部２４は装置システム６０に電力供給を行う。３段目の電源部２４から回路へ出力される電流は、次のブロックの１段目の電源部２４へと入力される。このときの回路の状態を図５に模式的に示した。図４では１ブロックの２段目の第１の切替部２２がオン状態となっている。他の段の第１の切替部２２および第２の切替部２６はオフ状態である。

以降、電源部２４が正常に動作している場合と同様にｍブロックの３段目の電源部２４まで電流が送られ、各々の電源部２４から装置システム６０に電源が供給される。また、ｍブロックの３段目の電源部２４から回路へ出力される電流は定電流電源２１へと戻る。

１ブロックの多数決回路２５は１段目の検出部２３からオフ状態、２段目の検出部２３からオン状態、３段目の検出部２３からオフ状態の信号を受信する。本実施形態では２つ以上の電源部２４で異常が発生したとき、すなわち２つ以上の検出部２３からオン状態の信号を受けた時に、第２の切替器２６をオン状態とする設定とした。よって、検出部２３からの信号は２つがオフ状態、１つがオン状態なので、多数決回路２５は第２の切替部２６にオフ状態とする信号を送る。第２の切替部２２は、多数決回路２５からオフ状態とする信号を受けると、オフ状態、すなわち電流が流れない状態を維持する。よって、定電流電源２１から１ブロック目の電源群３０に入力された電流は、１段目の電源部２４、２段目の第１の切替部２２および３段目の電源部２４を通って、２ブロック目の電源群３０に入力される。

次に同じ電源群３０において２台の電源部２４に異常が発生した場合について説明する。電源群３０のうち１ブロックの１段目および３段目の電源部２４に異常が発生したとする。
定電流電源２１から出力された電流は１ブロック目の１段目の電源部２４の入力部への経路を進む。いま、１ブロックの１段目の電源部２４は異常が発生している状態であるから、
１段目の電源部２４の内部回路はオープン状態となっており、電源部２４には電流が流れない。このとき、１段目の検出部２３は電源部２４の電位が所定の値の範囲外にあり異常が発生していることを検出する。１段目の検出部２３は１段目の電源部２４の異常を検出すると、１ブロックの多数決回路２５および１段目の第１の切替部２２にオン状態とする信号を送る。１段目の第１の切替部２２はオン状態とする信号を１段目の検出部２３から受けると、スイッチを切り替えて第１の切替部２２を電流が通過する状態とする。

定電流電源２１から電源群３０の１ブロックへと進んだ電流は第１の切替部２２を通り、２段目の電源部２４の入力部への経路を進む。１段目の電源部２４がオープン状態であり、電流は１段目の第１の切替部２２の経路と通るため、電流は１段目の電源部２４は経由しない。電流は２段目の電源部２４への入力部への経路を進むと、２段目の電源部２４が正常稼働しているので、電流は２段目の電源部２４へと入力される。このとき、２段目の検出部２３は、２段目の電源部２４での電位を計測する。２段目の電源部２４は正常であるので、２段目の検出部２３は所定の範囲の電位を検出する。検出した電位が所定の範囲内であるので、２段目の検出部２３は１ブロックの多数決回路２５および２段目の第１の切替部２２にオフ状態とする信号を送る。２段目の第１の切替部２２は２段目の検出部２２からオフ状態とする信号を受信すると、スイッチをオフ状態、すなわち電流を流さない状態とする。２段目の電源部２４から回路側へ出力された電流は３段目の電源部２４へと進む。

３段目の電源部２４は異常が発生しているので、３段目の検出部２３は３段目の電源部２４の電位が所定の値の範囲外であることを検出する。３段目の検出部２３は３段目の電源部２４の電位が所定の値の範囲外であることを検出すると、１ブロックの多数決回路２５および３段目の第１の切替部２２にオン状態とする信号を送る。３段目の第１の切替部２２は３段目の検出部２３からオン状態とする信号を受けると、スイッチを切り替えて電流が流れる状態とする。３段目の第１の切替部２２のスイッチがオン状態となると、１ブロックの電源群３０に入力された電流は１段目の第１の切替部２２、２段目の電源部２４および３段目の第１の切替部２２を通るようになる。

多数決回路２５は１段目の第１の切替部２２からオン状態、２段目からオフ状態、３段目からオン状態とする信号を受ける。このとき多数決回路２５は第２の切替部２６に対しオン状態とする信号を送る。第２の切替部２６はオン状態とする信号を受けると、スイッチを切り替えて電流が流れる状態とする。このときの、１ブロックの第１の切替部２２、第２の切替部２６の状態を図６に模式的に示した。図６に示したように、第１の切替部２２の１段目と３段目のスイッチがオフ状態、第２の切替部２６がオン状態となっている。多数決回路２５は第２の切替部２６をオン状態とすると判断したとき、各段の検出部２３を介して、各段の第１の切替部２２を全てオフ状態することもある。電源群３０の1ブロックに入力された電流は第２の切替部２６の経路を通って、次の電源群３０へと進む。すなわち、1ブロックに入力された電流は、各段の第1の切替部２や電源部２４を通過しない。よって、1ブロックのいずれの電源部２４からも装置システム６０へ電源は供給されない。

1ブロックの次の電源群３０に入力された電流は1段目の電源部２４へと入力される。電源群３０の次のブロックへと進んだときも、１ブロックと同様に次のブロックでも、異常が発生した電源部２４の数により電流の経路が切り替えられる。このときのフローの概略を図７に示した。電源群３０の各段の電源部２４において、検出部２３は電源部２４の電位を測定する（ステップ１１１）。検出部２３により電位が所定の範囲と判断されると（ステップ１１２でＹｅｓ）、第１の切替部２３のスイッチはオフ状態に設定される（ステップ１１３）。また、ステップ１１２でＮｏと判断されると、第１の切替部のスイッチはオン状態に設定される（ステップ１１４）。次に多数決回路２５において各検出部２３からの信号に基づいて、障害の発生した電源部２４が所定の数以下かの判断が行われる（ステップ１１５）。異常の発生した電源部２４の数が所定の数以下であるとき（ステップ１１５でＹｅｓ）、第２の切替部２６のスイッチはオフ状態として設定される（ステップ１１６）。このとき、この電源群３０では正常箇所では電源部２４を電流が流れ、異常発生個所では第１の切替部２２を電流が流れる。そのため、正常な電源部２４から装置システム６０へ電源の供給が行われる。ステップ１１５でＮｏと判断されると、第２の切替部２６のスイッチはオン状態として設定される（ステップ１１７）。第２の切替部２６のスイッチがオン状態になると、電流は第２の切替部２６を通る経路で流れる。よって、異常が発生していない電源部２４を含め、電源部２４から電源は供給されない。

電源群３０がｍ個のブロックで構成されているとき、上記の動作がｍブロックの最後の段まで繰り返される。ｍブロックの最後の段から出力される電流は定電流電源２１へと戻る。

本実施形態のように電源部２４ごとに備えられた第１の切替部２２と電源群３０ごとに備えられた第２の切替部２６とを用いることにより、電源装置３０の信頼性がより向上する。例えば、ある電源部２４でその電源部２４に備えられた検出部２３に異常が発生した際に、後段の電源部２４に電流が流れなくなったとする。そのとき、後段の検出部２４が異常が発生したと検知し多数決回路２５へとオン状態とする信号を送る。後段以降の検出部２４からは全てオン状態とする信号が送られてくるため、多数決回路２５において第２の切替部２６をオン状態とする判断される可能性が高い。そのとき、異常が発生した電源部２４が含まれる電源群３０では第２の切替部２６を通る経路で電流が流れる。よって、各段ごとに異常が発生したことが検知できなかった場合においても、電源装置全体として障害が発生することを避けることができるため、電源装置の信頼性が向上する。

本実施形態では電源群３０が３つの電源部２４で構成されている例を示したが、３つに限定されるわけではなく、２つまたは4つ以上の電源部２４で構成されていてもよい。そのとき、各ブロックに含まれる電源部２４の数が同数でなくてもよい。

本実施形態の電源装置では、電源部ごとに電位を測定して異常の有無を判断し、さらに複数の電源部を電源群として監視している。１つの電源群の中で所定の数よりも異常の発生した電源部の数が多くなったときは、電源群を迂回する経路で電流が下流の電源部等へと送られる。このような構成とすることにより、電源部ごとの監視機能に障害があった際に、異常のあった電源部を迂回できずに電源装置全体の電源部からの電源供給が行われなくなることを避けることができる。そのため、電源部ごとのみを監視する構成の電源装置に比べてより信頼性が向上している。

本発明の第３の実施形態について図８を参照して詳細に説明する。図８は第３の実施形態の電源装置の構成の概要を示したものである。第1の実施形態では各電源部の異常の対応は個別に実施された。また、第２の実施形態では異常の発生した際の対応は各電源部での個別の対応と複数の電源部ごとでの対応との組み合せにより実施された。本実施形態の電源装置では、個別に管理される電源部と複数での管理も行われる電源部とが併存する形で備えられている。

本実施形態の電源装置は定電流電源４１と、切替部４２と、検出部４３と、電源部４４と、電源群５０とを備えている。電源群５０は第１の切替部５２と、検出部５３と、電源部５４と、多数決回路５５と、第２の切替部５６とを備えている。電源群５０には複数の電源部５４が備えられていて、電源部５４ごとに第１の切替部５２と検出部５３が備えられている。電源部４４についても、電源部４４ごとに切替部４２と検出部４３が備えられている。また、電源部４４および電源群５０の電源部５４から、装置システム６０へ電源が供給される。

本実施形態の電源装置の電源部４４、切替部４２および検出部４３の組の数は単数でもよく、また複数でもよい。電源群５０の数も単数でもよく、複数でもよい。電源群５０に含まれる電源部５４、第１の切替部５２および検出部５３の組の数は電源群５０ごとに異なっていてもよく、すべての電源群５０で同数でもよい。これらの数は電源の供給先の装置システム６０を含めた全体の設計に応じて設定することができる。

電源部４４と電源群５０の電源部５４は直列に接続されているが、このとき、図８に示すように電源部４４が複数設置されたあとに電源部５４を含む電源群５０が設置される構成とすることができる。また、電源部４４が単数または複数接続された後に、電源群５０の電源部５４が接続され、さらに電源部４４が接続される形としてもよく、電源装置や装置システム６０などの設計に応じた構成とすることもできる。

定電流電源４１、切替部４２、検出部４３、電源部４４は第１の実施形態の同一名称の部位と同様の構成および機能を有するものを用いることができる。また、第１の切替部５２と、検出部５３と、電源部５４と、多数決回路５５及び第２の切替部５６は、第２の実施形態の同一名称の部位と同様の構成および機能のものを用いることができる。

本実施形態では定電流電源４１からの電流が電源部４４、切替部４２および検出部４３で構成されている部分に入力されたときには、第１の実施形態と同様の方法で動作する。すなわち、電源部４４が正常である場合は電源部４４を通る経路で、電源部４４に異常が発生している場合は切替部４２を通る経路で下流へと電流が送られる。また、電源部４４が正常であるところでは、装置システム６０への電源の供給が行われる。電流が電源群５０へと入力されたときには、第２の実施形態と同様の方法で動作する。すなわち、電源部５４が正常であるときには電源部５４を電流が流る経路で、電源部５４に障害が発生しているときには第１の切替部５２を電流が流れる経路で下流へと電流が送られる。また、１つの電源群５０の中に含まれる電源部５４のうち所定の数以上で異常が発生したときには、電流は第２の切替部５６を流れ、電源部５４や第１の切替部５２の経路を通らない。よって、ある電源部５４から装置システム６０に電源が供給されるのは、その電源部５４が正常で、かつ、電源群５０内で異常の発生している電源部５４の数が所定の数未満のときとなる。

本実施形態の電源装置では、第２の実施形態と同様に電源部ごとの異常の検出機能に障害が発生したときに、一定範囲の電源群を迂回するため電源装置全体からの電源供給が停止することを避けることができる。その結果、信頼性が向上している。また、供給先の装置に応じて、管理する電源部の数を変えることにより、効率的に電源部の管理を行いつつ信頼性の向上の効果を得ることができる。

第１から第３の実施形態において、電源部ごとに検出部を備える構成を示したが検出部は複数の電源部からの入力が１つの素子で形成された検出部で行われ、各切替部または各第１の切替部に信号が送られる構成としてもよい。また、第２および第３の実施形態においては多数決回路と検出部を一体のものとし、電位の検出、スイッチ切り替えの判断、第１の切替部および第２の切替部への信号の送信を同一素子で行う構成としてもよい。

本発明の第４の実施形態について図９を参照して詳細に説明する。図９は本実施形態の電源装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の電源装置は、複数の電源部７１と、検出手段７２と、第１の切替手段７３とを備えている。

電源部７１は直列に電流が供給されるように接続されている。検出手段７２は電源部７１ごとに備えられ、電源部の異常の有無を検出する。第１の切替手段７３は、電源部７１ごとに電源部７１と並列に接続されて備えられており、検出手段７２により検出された電源部７１の異常の有無により電流の導通の有無を切り替えられる。また、第１の切替手段７３は、検出手段７２によって電源部７１の異常が検出された場合に、電流が導通する状態に切り替えられる。第１の切替手段７３は電流が導通状態であるとき、検出部７２により異常が検出された電源部７１に直列に接続された次の電源部７１または第１の切替手段７３へ電流を送る。

本実施形態の電源装置では、電源部ごとに異常の有無を検出し、異常がある場合には異常のある電源部を通らない経路で下流の電源部へと電流を送っている。よって、異常のある電源部が他の電源部に及ぼす影響を低く抑えることができる。そのため、ある電源部に障害が生じた際も、他の正常な電源装置は外部装置への電源供給を行うことができる。その結果、本発明の電源装置では電源部に異常が発生した際に、電源装置全体として障害が発生することはなく、信頼性の高い電源供給が可能となる。

本発明は、電源供給の安定性の要求が高い分野において特に有用である。例えば、通信システム、公共システム、医療分野などで用いられる各装置へ電源を供給する電源装置として利用することができる。

１１ 定電流電源
１２ 切替部
１３ 検出部
１４ 電源部
２１ 定電流電源
２２ 第１の切替部
２３ 検出部
２４ 電源部
２５ 多数決回路
２６ 第２の切替部
３０ 電源群
４１ 定電流電源
４２ 切替部
４３ 検出部
４４ 電源部
５０ 電源群
５２ 第１の切替部
５３ 検出部
５４ 電源部
５５ 多数決回路
５６ 第２の切替部
６０ 装置システム
７１ 電源部
７２ 検出手段
７３ 第１の切替手段
１０１−１０４ 異常検出の各ステップ
１１１−１１７ 異常検出の各ステップ

Claims (9)

1. 直列に電流が供給されるように接続され、異常が生じた際にオープン状態となる複数の電源部と、
   前記電源部ごとに備えられ、前記電源部の電位を測定し、測定した前記電位の値があらかじめ設定された所定の値の範囲外にあるときに前記電源部の異常を検出する検出手段と、
   前記電源部ごとに前記電源部と並列に接続されて備えられ、前記検出手段によって検出された前記電源部の異常の有無により電流の導通の有無が切り替えられる第１の切替手段とを備え、
   前記第１の切替手段は前記検出手段によって前記電源部の異常が検出された場合に、電流が導通する状態に切り替えられ、前記検出手段により異常が検出された前記電源部に直列に接続された次の前記電源部または次の前記電源部に備えられた前記第１の切替手段へ電流を送ることを特徴とする電源装置。
2. 連続して直列に接続された複数の前記電源部により構成される電源群と、
   前記電源群で直列に接続されている最初の前記電源部と最後の前記電源部との間で構成される経路と並列に接続され、電流の導通の有無の切り替え手段を有する第２の切替手段と、
   前記電源群に含まれる前記電源部に備えられた複数の前記検出手段による異常の有無の検出結果を基に前記電源群の異常の有無を判断する判断手段とをさらに備え、
   前記第２の切替手段は前記判断手段により前記電源群に異常が発生していると判断された場合に導通状態として設定されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記判断手段は前記電源群に含まれる複数の前記検出手段において所定の数以上の前記検出手段で異常を検出したときに前記電源群で異常が発生していると判断することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記第２の切替手段が複数備えられ、前記第２の切替手段と並列している前記電源群に含まれる前記電源部の数がいずれの前記電源群においても同じであることを特徴とする請求項２または３に記載の電源装置。
5. 前記第２の切替手段が複数備えられ、前記第２の切替手段と並列している前記電源群に含まれる前記電源部の数が、前記電源群によって異なることを特徴とする請求項２または３に記載の電源装置。
6. 直列に接続され、異常が生じた際にオープン状態となる複数の電源部に電流を供給し、
   前記電源部ごとに電位を測定し、測定した前記電位の値があらかじめ設定された所定の値の範囲外にあるときに前記電源部の異常を検出し、
   前記電源部の異常を検出した場合に、異常と判断された前記電源部に並列に接続された経路を導通状態とする電源装置の障害対応方法。
7. 直列に接続され、異常が生じた際にオープン状態となる複数の電源部に電流を供給し、
   前記電源部ごとに電位を測定し、測定した前記電位の値があらかじめ設定された所定の値の範囲外にあるときに前記電源部の異常を検出し、
   前記電源部を直列で連続的に接続された所定の数の前記電源部の組み合わせで電源群として分け、前記電源群に含まれる前記電源部の中で異常が検出された前記電源部の数があらかじめ設定された数以上かを判断し、
   前記電源群の中で異常と判断される前記電源部があらかじめ設定された数以上であった場合に、前記電源群の所定の数の前記電源部で構成された経路と並列に接続された経路を導通状態とする電源装置の障害対応方法。
8. 前記電源群が複数存在し、前記電源群に含まれる前記電源部の数がいずれの前記電源群でも同じであることを特徴とする請求項７に記載の電源装置の障害対応方法。
9. 前記電源群が複数存在し、前記電源群に含まれる前記電源部の数が前記電源群ごとに設定されていること特徴とする請求項７に記載の電源装置の障害対応方法。

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